フローティング式縦延伸装置および熱可塑性樹脂フィルムの製造方法
【課題】 優れた厚み精度を有する熱可塑性樹脂フィルムを製造可能なフローティング式縦延伸装置を提供すること。
【解決手段】 熱可塑性樹脂シートを延伸するための一対の延伸ロールと、これら延伸ロール間に配置された加熱炉とを備えたフローティング式縦延伸装置であって、前記加熱炉は熱可塑性樹脂シートを加熱するための複数のエアーノズルを備えると共に、これらエアーノズルの少なくとも一部が対向するように配置されたフローティング式縦延伸装置とする。
【解決手段】 熱可塑性樹脂シートを延伸するための一対の延伸ロールと、これら延伸ロール間に配置された加熱炉とを備えたフローティング式縦延伸装置であって、前記加熱炉は熱可塑性樹脂シートを加熱するための複数のエアーノズルを備えると共に、これらエアーノズルの少なくとも一部が対向するように配置されたフローティング式縦延伸装置とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フローティング式縦延伸装置および、幅方向の厚み精度に優れる熱可塑性樹脂フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエーテルサルフォン、エポキシ、ポリカーボネート、環状ポリオレフィン、ポリエステル等に代表される熱可塑性樹脂は、例えば非特許文献１にあるように液晶をはじめとした光学分野でも広く利用されている。これらの樹脂の製造には溶融製膜法、溶液流延法、溶液注型法等が用いられる。例えば、アクリル系熱可塑性樹脂フィルムを溶融製膜法で製造するに際しては、その靭性を高めるため、例えば特許文献１にあるようにその分子量を高分子量化することやエラストマー粒子などを添加することが提案されているが、そのために極めて高粘度となり口金から吐出された際に粘度が高くなりすぎてキャスト工程での平坦化や平滑化が極めて困難となる。また、加熱溶融させた樹脂をフィルム化する際に発生する分子配向により、フィルムの位相差や屈折率楕円体の光学的主軸の振れといった光学的異方性が発生することが明らかになっている。生産性、コストの面では溶融製膜法が最も優れている反面、液晶等の光学用途では、光学異方性と平面性が問題となる。
【０００３】
溶融製膜法によりフィルム化を行う場合、溶融樹脂が口金から押出される際のネックダウンや冷却ロールに達するまでの雰囲気の温度ムラ、冷却ロールで固化される際のフィルム端部と中央部収縮挙動の違い等による分子配向の偏りにより、でき上がったフィルムの位相差や光学的主軸の方向、厚みムラにはフィルム幅方向の分布が存在する。フィルム幅方向の中央部分は比較的安定しているが、両端では偏りが顕著である。
【０００４】
幅方向に分布を持つフィルムを、特許文献２のように、ガラス転移温度近くで張力を加えて分子配向を制御して位相差を低減化しようとした場合、フィルム幅方向に均一な張力を負荷して処理を行っても、フィルム製膜時に形成された幅方向の分布は完全に解消しない。したがって、フィルム幅方向の位相差の改善方法として、たとえば特許文献３に示すように、熱可塑性樹脂フィルムを、交互位置のフローティング式加熱炉の進行方向に張力を加えて熱処理を行う熱処理装置において（図１）、加熱炉の内部でフィルム幅方向に温度差をつけることが可能な構造を有することで、幅方向の位相差を改善する装置が提案されている。
【０００５】
しかしながら、エアーノズルが交互配置であるフローティング式延伸では、フィルム搬送時に縦方向のシワが生じ、加熱源や上下ノズルからの受熱が不均一となって延伸ムラとなり、より高い平面性が求められる中で、厚みムラが顕在化するという問題があった。
【非特許文献１】「光学用透明樹脂」、株式会社技術情報協会（発行人：高薄一弘）、２００１年１２月１７日、ｐ５９
【特許文献１】特開２００６−２８３０１３号公報
【特許文献２】特開平８−１５６９２号公報
【特許文献３】特開２００４−２９９２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、このような事情に鑑み、幅方向の光学等方性を保持し、フィルムが受ける受熱量を等しくすることで、優れた厚み精度を有する熱可塑性樹脂フィルムを製造可能なフローティング式縦延伸装置および熱可塑性樹脂フィルムの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するための本発明は、以下の構成を有している。
【０００８】
（１）熱可塑性樹脂シートを延伸するための一対の延伸ロールと、これら延伸ロール間に配置された加熱炉とを備えたフローティング式縦延伸装置であって、前記加熱炉は熱可塑性樹脂シートを加熱するための複数のエアーノズルを備えると共に、これらエアーノズルの少なくとも一部が対向するように配置されていることを特徴とするフローティング式縦延伸装置。
【０００９】
（２）加熱炉が複数の部屋に仕切られていると共に、最も高い温度のエアーを吹き出すエアーノズルを有する部屋において、エアーノズルの少なくとも一部が対向するように配置されている、上記（１）に記載のフローティング式縦延伸装置。
【００１０】
（３）エアーノズルがスリットノズルであり、対向する一対のエアーノズル間の距離が１０〜１５０ｍｍである、上記（１）または（２）に記載のフローティング式縦延伸装置。
【００１１】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載のフローティング式縦延伸装置を用いて、平均厚みが１０〜１２０μｍである非晶性熱可塑性樹脂シートを一対の延伸ロール間で延伸する熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下に記載するように、優れた厚み精度を有する熱可塑性樹脂フィルムの製造方法およびそのようなフィルムを得るために好適に使用できるフローティング式縦延伸装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のフローティング式縦延伸装置を図２を用いて説明する。
【００１４】
図２において、フローティング式縦延伸装置１は、一対の延伸ロール（延伸ロール２および延伸ロール２’）間に、仕切１３、１４により仕切られた部屋５〜７を有する加熱炉１２が配置され、加熱炉内の各部屋にはそれぞれエアーノズル（エアーノズル９、エアーノズル１０、エアーノズル１１）が熱可塑性樹脂シートの搬送経路の上下に配されている。部屋５および部屋７に配されたエアーノズル９およびエアーノズル１１はそれぞれ交互位置（各エアーノズルに対向するエアーノズルが存在しない）に配置され、部屋６に配されたエアーノズル１０は対向位置（各エアーノズルに対向するエアーノズルが存在する）に配置されている。また、加熱炉の出入口にはそれぞれダンサーロール（ダンサーロール３、ダンサーロール３’）、駆動ロール（駆動ロール４、駆動ロール４’）が配置されている。
【００１５】
上記装置において、熱可塑性樹脂シートは、熱可塑樹脂シート搬送経路８に沿って移動し、延伸ロール間において加熱炉により加熱される間に延伸が行われる。この延伸は、加熱炉の出入口にそれぞれ配置された各ロール（延伸ロールなど）間の張力差や周速差を利用して行う。このため、ロール間では、ダンサーロールやニップロール（図示せず）、ロール表面に吸引可能な多孔を有すサクションロール（図示せず）などによってテンションカットを行うことが好ましい。
【００１６】
熱可塑性樹脂シートの入口速度としては、１〜５０ｍ／ｍｉｎであることが好ましく、また、出口側ロールの周速を入口側ロールの周速の４００％まで上昇できるようにしておくことが好ましい。
【００１７】
加熱炉については、図２においては３室（部屋５〜７）に仕切られた例を示したが、少なくとも２室に仕切られていることが好ましい。より好ましくは３室である。
【００１８】
また、加熱炉内に複数設けるエアーノズルは、その少なくとも一部が、互いに対向する位置に配されていることが重要である。延伸張力が高いほど進行方向にシワが生じるが、交互位置ではエアーノズル部でのフィルムの吹き上がり・吹き下がり方によってフィルムが受ける熱量が幅方向で不均一となってしまう。交互位置ではなく対向位置に各エアーノズルを配置することにより、各上下のエアーノズルから受ける熱量が交互位置に比べ均一となり、幅方向で均一な延伸が可能となる。もちろん、全てのエアーノズルが対向位置にあっても構わない。
【００１９】
なお、エアーノズルが吹き出すエアーの温度が最も高いエアーノズルを有する部屋において、エアーノズルの少なくとも一部が互いに対向する位置に配置されていることが好ましい。これは、最も高い温度雰囲気中においてフィルムが延伸され、フィルム幅方向の延伸ムラが生じるため、エアーノズルを対向位置とすることで交互位置に比べてフィルムの受熱が均一化し、より優れた厚み精度をもった延伸が可能となるためである。もちろん、上記の部屋内における全てのエアーノズルが対向位置にあっても構わない。
【００２０】
対向位置に配されたエアーノズル間の間隔は１０〜１５０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは２０〜５０ｍｍである。間隔は、均一な熱量を熱可塑性樹脂シートに与えるために小さい方が好ましいが、小さすぎるとエアーノズルに接触することがある。間隔が上記範囲であることにより、熱可塑性樹脂シートとエアーノズルとの接触を抑え、キズ発生や破れを防ぐことが可能となる。
【００２１】
エアーノズルから吹き出されるエアーの温度や風速は各室ごとに設定することが好ましく、もちろんエアーノズル毎に制御してもよい。
【００２２】
エアーの温度は、シート走行方向の上流側から数えて２室目以降の部屋で最も高い温度とすることが好ましく、その際の温度は、用いる熱可塑性樹脂のガラス転移温度をＴｇとしたとき、Ｔｇ−１０℃〜Ｔｇ＋２０℃とすることが好ましい。
【００２３】
エアーの風速は１〜３０ｍ／ｓの範囲で制御することが好ましく、風量不足による熱量不足や、風量過多によるシートのバタツキ防止のため、好ましくは１０〜２０ｍ／ｓとする。
【００２４】
上記で説明したエアーノズルは、その吹き出し口が、１方向または２方向のスリットノズルであることが好ましい。
【００２５】
また、シートの蛇行を防ぐため、縦延伸装置の出入口にＥＰＣ（エッジポジションコントローラー）を設置してもよく、出口にはフィルム幅の幅収縮を考慮しＣＰＣ（センターポジションコントローラー）を設置することも好ましい。
【００２６】
延伸倍率は要求されるフィルム特性・厚みによって適宜制御すればよく、例えば、厚みが８０μｍの熱可塑性樹脂シートを縦に１．４倍以上の延伸をすることで、延伸前に任意方向の厚みムラが２．０μｍ以下であった厚みムラを１．５μｍ以下とすることができる。
【００２７】
本発明においてフローティング式縦延伸装置により延伸される熱可塑性樹脂シートは、厚みが１０〜１２０μｍの範囲内であることが好ましい。シート厚みは、フィルム特性、ハンドリング性、目標最終厚みなどによって適宜調整されるべきものであるが、シート厚みが１０μｍ未満の場合には縦延伸した際に、破断が生じ易くなるなど歩留まりを悪化させることがあり、１２０μｍを超える場合には透明性が低下したり、部材としての厚みが大きくなり過ぎたりする。また、任意の方向における熱可塑性樹脂シートの厚みムラは２．５％以下、例えば８０μｍのシート厚みであれば２．０μｍ以下であることが望ましい。これは、厚みムラの形状・箇所によっては、縦延伸を行った際に厚みが薄い箇所が局所的に延伸されることで、シワが発生し易くなるためである。
【００２８】
なお、延伸を行う前に、シートエッジの両端部をトリミングしておくことが好ましい。シート両端部は厚みが厚く、そのまま延伸すると位相差が大きくなるからである。また、本発明は非晶性の熱可塑性樹脂に対し特に有効であるが、非晶性の熱可塑性樹脂は非常に脆いために、通常行われているレザー刃、回転刃、シェア刃などの刃物でトリミングを行うと、シートがカット中に割れ易く破断を引き起こしたり、微細なシートのバリが、縦延伸でシートの進行方向に張力がかかった際に、バリを起点に裂ける場合がある。このため、トリミングには、レーザー等による加熱・溶断方式を採用することが望ましい。但し、熱や溶融による端部の盛り上がりは３０％以内、望ましくは２０％以内となるように、レーザー出力を調整することが好ましい。
【００２９】
本発明のフローティング式縦延伸装置が好適に採用される製膜方式としては、コストや生産性の観点からも、溶融製膜法が好ましい。溶融製膜法は、用いるダイの形状によりストレートダイ法、クロスヘッドダイ法、フラットダイ法、特殊ダイ法に分類することができるが、本発明においては、フラットダイ法が好ましい。溶融押出装置等により溶融した樹脂はギヤポンプで計量された後にダイに連続的に送られる。ダイはその内部での溶融樹脂の滞留が少ない設計であればよく、フラットダイ法では、一般的に用いられるマニホールドダイ、コートハンガーダイ、フィッシュテールダイの何れのタイプでもよい。ダイからシート状に押し出された溶融樹脂をドラムなどの冷却媒体上で冷却固化し、フィルムを得ることができる。フラットダイ法による溶融製膜では、押出温度、引き取り時の引き取り速度およびダイのリップ間隙を調整することにより、所定のフィルム厚みを得ることができる。
【００３０】
本発明において適用可能な熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＰＴ）、ポリエチレン−ｐ−オキシベンゾエート、ポリ−１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリカーボネート、および共重合成分として、例えば、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリアルキレングリコールなどのジオール成分や、アジピン酸、セバチン酸、フタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸などのジカルボン酸成分などを共重合したポリエステルなどのポリエステル樹脂、その他、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂などがある。また、位相差や厚みムラの制御が厳密に要求される光学用途フィルムに対しては、特に、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリアクリル樹脂などの非晶性の樹脂が好ましく、さらに環状構造を持つ高分子樹脂、例えば、環状ノルボルネン樹脂やシクロペンタン構造を含む樹脂などが好適であり、いわゆるアクリル系樹脂に特に好適に用いられる。アクリル系樹脂としては、ポリメタクリル酸樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂やその他のポリメタクリル酸エステル樹脂およびそれらの派生物、また、グルタル酸無水物、グルタル酸イミド、マレイン酸無水物、ラクトン環、などの環状構造を有する共重合体などが挙げられる。
【００３１】
本発明により得られる熱可塑性樹脂フィルムを光学用途で用いるには、ヘイズが１．０％以下であることが好ましく、より好ましくは０．６％以下である。すなわちヘイズが１．０％を超えるフィルムであれば曇った印象を与え、見た目にも悪くまた光散乱による光り漏れが起こり液晶ディスプレイには用いられない、など光学的に価値が低いものとなる。
【００３２】
また、熱可塑性樹脂フィルムの光線透過率は９１％以上であることが好ましく、より好ましくは９３％以上である。すなわち、光線透過率が９１％未満であれば表示のための光を十分に通過させられず液晶ディスプレイには用いられない、など光学的に価値の低いものとなる。これら特性の実現のためにはフィルム中の微細異物などを可能な限り除去・低減することや、ダイからシート状に吐出されたフィルムの平滑性・平面性はもちろん、延伸によってフィルムに厚みムラが生じないようにすることが好ましい。
【００３３】
本発明の熱可塑性樹脂フィルムは使用の目的によって表面にコーティングによって帯電防止層や易接着層を設けたり、紫外線硬化樹脂からなるハードコート層、三角プリズム層、マイクロレンズアレイ等を設けたり、金属や酸化金属の蒸着層や、スパッタによる透明導電層を設けたり、接着層を介して他の光学等方性フィルムや偏光子、位相差フィルム等の光学機能フィルム、ガラス基板などと積層した形で用いることができる。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。各実施例の記述に先立ち、実施例で採用した各種物性の測定方法を記載する。
【００３５】
（１）シートまたはフィルムの厚みムラ
シートまたはフィルムを長手方向および幅方向についてそれぞれ５０ｍｍの幅で切り出し、アンリツ株式会社製「フィルムシネックス」にて測定圧０．１５ｇの荷重にて１．５ｍ／ｍｉｎの速度にて走行させながら厚みを連続的に測定し、長さ１ｍの範囲においてその厚みチャートから最大値と最小値の差として求めた。
【００３６】
（２）フィルムの光線透過率
ＪＩＳ−Ｋ７３６１−１（１９９７）に従い、測色色差計ＺＥ−２０００（日本電色工業製）を用いて測定した。
【００３７】
（３）フィルムのヘイズ
ＪＩＳ−Ｋ−６７１４（１９９５）に従い、ヘイズメーター（スガ試験機製）を用いて測定した。
【００３８】
（４）フィルムの面内の位相差および厚み方向の位相差
王子計測（株）社製の楕円偏光測定装置（ＫＯＢＲＡ−ＷＰＲ）と位相差測定装置ＫＯＢＲＡ−ＲＥ（ＫＯＢＲＡ−ＷＲ用ソフトウェア）Ｖｅｒ．１．２１を用いた。測定は、入射角依存性測定の単独Ｎ計算モードにて、低位相差測定法を用い、遅相軸を傾斜中心軸とし、入射角４０°（波長５９０ｎｍ）の条件にて行い、面内の位相差（Δｎｄ）および厚み方向位相差（Ｒｔｈ）を得た。なお、入射角０°の時の位相差であるＲ０値を面内の位相差（Δｎｄ）とした。また、測定はデシケーター中にて２４時間保管したサンプルにて行い、Ｎ＝５回の平均値を面内の位相差（Δｎｄ）および厚み方向位相差（Ｒｔｈ）とした。
【００３９】
（実施例１〜１１）
非晶性の熱可塑性樹脂としてポリアクリル樹脂を用いた。同樹脂のペレットを８０℃で８時間減圧乾燥後、ベント付一軸押出機を使用して２６０〜２７０℃で押出し、ギヤポンプにより吐出量を一定とした後、金属繊維焼結タイプの７μｍカットフィルターを用いて濾過し、幅１，７７０ｍｍのフラットダイ（設定温度２６０〜２７０℃）を介してシート状に吐出させた。熱可塑性樹脂シートはリップから鉛直方向に吐出しステンレス製冷却ロール（１１０℃）の接線方向に接触するように抱きつかせて冷却開始し、その後に引き続いて同径・同材質のロールにて搬送・冷却させた。これによりネッキングの影響で１，６８０ｍｍ幅の耳付き（エッジ付き）シートが形成され、その後、シート両端の耳部分のそれぞれ平均で１７５ｍｍづつをレーザーカット（ＣＯ２、波長１０．６μｍ、出力４．５Ｗ）で切断・除去して、厚みムラ２．０μｍ以下のシートを得た。これをさらに搬送しながら、図２に示す縦延伸装置で、加熱炉の出入口それぞれに配置されたロールの速度差を利用して縦延伸を行った。各種条件は表１に示した。得られたフィルムの各種特性を表２に示す。
【００４０】
（比較例１）
全てのエアーノズルの位置を従来型の交互位置とした他は図２で示した延伸装置と同様の装置を用い、他の条件等は実施例３と同様にして縦延伸した後、得られたフィルムの厚みムラ、光線透過率、ヘイズ、位相差をそれぞれ測定した。結果を表２に示す。
【００４１】
（比較例２〜１０）
各種条件を表１の通りとした他は比較例１と同様にして縦延伸した後、得られたフィルムの厚みムラ、光線透過率、ヘイズ、位相差をそれぞれ測定した。結果を表２に示す。
【００４２】
（実施例１２〜１３）
非晶性の熱可塑性樹脂としてポリカーボネートや環状ポリオレフィンのペレットを用いること以外は実施例３と同様にして延伸フィルムを得た。結果を表２に示す。
【００４３】
（比較例１１、１２）
全てのエアーノズルの位置を従来型の交互位置とした他は図２で示した延伸装置と同様の装置を用い、他の条件等については、それぞれ実施例１２、１３と同様にして延伸フィルムを得た。結果を表２に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】特許文献３に記載されたフィルム熱処理装置の概略横断面図である。
【図２】本発明の一実施態様に係るフローティング式縦延伸装置の概略横断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ フローティング式縦延伸装置
２ 延伸ロール
２’ 延伸ロール
３ ダンサーロール
３’ ダンサーロール
４ 駆動ロール
４’ 駆動ロール
５ 部屋（加熱炉内において仕切により仕切られた部屋）
６ 部屋（加熱炉内において仕切により仕切られた部屋）
７ 部屋（加熱炉内において仕切により仕切られた部屋）
８ 熱可塑性樹脂シート搬送経路
９ エアーノズル（交互位置）
１０ エアーノズル（対向位置）
１１ エアーノズル（交互位置）
１２ 加熱炉
１３ 仕切
１４ 仕切
２０ フローティング式縦延伸装置
２１ 加熱炉
２２ 加熱炉入口側ロール群
２３ 加熱炉出口側ロール群
２４ シート搬送経路
２５ エアーノズル
２６ エアーノズル
２７ エアーノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フローティング式縦延伸装置および、幅方向の厚み精度に優れる熱可塑性樹脂フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエーテルサルフォン、エポキシ、ポリカーボネート、環状ポリオレフィン、ポリエステル等に代表される熱可塑性樹脂は、例えば非特許文献１にあるように液晶をはじめとした光学分野でも広く利用されている。これらの樹脂の製造には溶融製膜法、溶液流延法、溶液注型法等が用いられる。例えば、アクリル系熱可塑性樹脂フィルムを溶融製膜法で製造するに際しては、その靭性を高めるため、例えば特許文献１にあるようにその分子量を高分子量化することやエラストマー粒子などを添加することが提案されているが、そのために極めて高粘度となり口金から吐出された際に粘度が高くなりすぎてキャスト工程での平坦化や平滑化が極めて困難となる。また、加熱溶融させた樹脂をフィルム化する際に発生する分子配向により、フィルムの位相差や屈折率楕円体の光学的主軸の振れといった光学的異方性が発生することが明らかになっている。生産性、コストの面では溶融製膜法が最も優れている反面、液晶等の光学用途では、光学異方性と平面性が問題となる。
【０００３】
溶融製膜法によりフィルム化を行う場合、溶融樹脂が口金から押出される際のネックダウンや冷却ロールに達するまでの雰囲気の温度ムラ、冷却ロールで固化される際のフィルム端部と中央部収縮挙動の違い等による分子配向の偏りにより、でき上がったフィルムの位相差や光学的主軸の方向、厚みムラにはフィルム幅方向の分布が存在する。フィルム幅方向の中央部分は比較的安定しているが、両端では偏りが顕著である。
【０００４】
幅方向に分布を持つフィルムを、特許文献２のように、ガラス転移温度近くで張力を加えて分子配向を制御して位相差を低減化しようとした場合、フィルム幅方向に均一な張力を負荷して処理を行っても、フィルム製膜時に形成された幅方向の分布は完全に解消しない。したがって、フィルム幅方向の位相差の改善方法として、たとえば特許文献３に示すように、熱可塑性樹脂フィルムを、交互位置のフローティング式加熱炉の進行方向に張力を加えて熱処理を行う熱処理装置において（図１）、加熱炉の内部でフィルム幅方向に温度差をつけることが可能な構造を有することで、幅方向の位相差を改善する装置が提案されている。
【０００５】
しかしながら、エアーノズルが交互配置であるフローティング式延伸では、フィルム搬送時に縦方向のシワが生じ、加熱源や上下ノズルからの受熱が不均一となって延伸ムラとなり、より高い平面性が求められる中で、厚みムラが顕在化するという問題があった。
【非特許文献１】「光学用透明樹脂」、株式会社技術情報協会（発行人：高薄一弘）、２００１年１２月１７日、ｐ５９
【特許文献１】特開２００６−２８３０１３号公報
【特許文献２】特開平８−１５６９２号公報
【特許文献３】特開２００４−２９９２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、このような事情に鑑み、幅方向の光学等方性を保持し、フィルムが受ける受熱量を等しくすることで、優れた厚み精度を有する熱可塑性樹脂フィルムを製造可能なフローティング式縦延伸装置および熱可塑性樹脂フィルムの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するための本発明は、以下の構成を有している。
【０００８】
（１）熱可塑性樹脂シートを延伸するための一対の延伸ロールと、これら延伸ロール間に配置された加熱炉とを備えたフローティング式縦延伸装置であって、前記加熱炉は熱可塑性樹脂シートを加熱するための複数のエアーノズルを備えると共に、これらエアーノズルの少なくとも一部が対向するように配置されていることを特徴とするフローティング式縦延伸装置。
【０００９】
（２）加熱炉が複数の部屋に仕切られていると共に、最も高い温度のエアーを吹き出すエアーノズルを有する部屋において、エアーノズルの少なくとも一部が対向するように配置されている、上記（１）に記載のフローティング式縦延伸装置。
【００１０】
（３）エアーノズルがスリットノズルであり、対向する一対のエアーノズル間の距離が１０〜１５０ｍｍである、上記（１）または（２）に記載のフローティング式縦延伸装置。
【００１１】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載のフローティング式縦延伸装置を用いて、平均厚みが１０〜１２０μｍである非晶性熱可塑性樹脂シートを一対の延伸ロール間で延伸する熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下に記載するように、優れた厚み精度を有する熱可塑性樹脂フィルムの製造方法およびそのようなフィルムを得るために好適に使用できるフローティング式縦延伸装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のフローティング式縦延伸装置を図２を用いて説明する。
【００１４】
図２において、フローティング式縦延伸装置１は、一対の延伸ロール（延伸ロール２および延伸ロール２’）間に、仕切１３、１４により仕切られた部屋５〜７を有する加熱炉１２が配置され、加熱炉内の各部屋にはそれぞれエアーノズル（エアーノズル９、エアーノズル１０、エアーノズル１１）が熱可塑性樹脂シートの搬送経路の上下に配されている。部屋５および部屋７に配されたエアーノズル９およびエアーノズル１１はそれぞれ交互位置（各エアーノズルに対向するエアーノズルが存在しない）に配置され、部屋６に配されたエアーノズル１０は対向位置（各エアーノズルに対向するエアーノズルが存在する）に配置されている。また、加熱炉の出入口にはそれぞれダンサーロール（ダンサーロール３、ダンサーロール３’）、駆動ロール（駆動ロール４、駆動ロール４’）が配置されている。
【００１５】
上記装置において、熱可塑性樹脂シートは、熱可塑樹脂シート搬送経路８に沿って移動し、延伸ロール間において加熱炉により加熱される間に延伸が行われる。この延伸は、加熱炉の出入口にそれぞれ配置された各ロール（延伸ロールなど）間の張力差や周速差を利用して行う。このため、ロール間では、ダンサーロールやニップロール（図示せず）、ロール表面に吸引可能な多孔を有すサクションロール（図示せず）などによってテンションカットを行うことが好ましい。
【００１６】
熱可塑性樹脂シートの入口速度としては、１〜５０ｍ／ｍｉｎであることが好ましく、また、出口側ロールの周速を入口側ロールの周速の４００％まで上昇できるようにしておくことが好ましい。
【００１７】
加熱炉については、図２においては３室（部屋５〜７）に仕切られた例を示したが、少なくとも２室に仕切られていることが好ましい。より好ましくは３室である。
【００１８】
また、加熱炉内に複数設けるエアーノズルは、その少なくとも一部が、互いに対向する位置に配されていることが重要である。延伸張力が高いほど進行方向にシワが生じるが、交互位置ではエアーノズル部でのフィルムの吹き上がり・吹き下がり方によってフィルムが受ける熱量が幅方向で不均一となってしまう。交互位置ではなく対向位置に各エアーノズルを配置することにより、各上下のエアーノズルから受ける熱量が交互位置に比べ均一となり、幅方向で均一な延伸が可能となる。もちろん、全てのエアーノズルが対向位置にあっても構わない。
【００１９】
なお、エアーノズルが吹き出すエアーの温度が最も高いエアーノズルを有する部屋において、エアーノズルの少なくとも一部が互いに対向する位置に配置されていることが好ましい。これは、最も高い温度雰囲気中においてフィルムが延伸され、フィルム幅方向の延伸ムラが生じるため、エアーノズルを対向位置とすることで交互位置に比べてフィルムの受熱が均一化し、より優れた厚み精度をもった延伸が可能となるためである。もちろん、上記の部屋内における全てのエアーノズルが対向位置にあっても構わない。
【００２０】
対向位置に配されたエアーノズル間の間隔は１０〜１５０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは２０〜５０ｍｍである。間隔は、均一な熱量を熱可塑性樹脂シートに与えるために小さい方が好ましいが、小さすぎるとエアーノズルに接触することがある。間隔が上記範囲であることにより、熱可塑性樹脂シートとエアーノズルとの接触を抑え、キズ発生や破れを防ぐことが可能となる。
【００２１】
エアーノズルから吹き出されるエアーの温度や風速は各室ごとに設定することが好ましく、もちろんエアーノズル毎に制御してもよい。
【００２２】
エアーの温度は、シート走行方向の上流側から数えて２室目以降の部屋で最も高い温度とすることが好ましく、その際の温度は、用いる熱可塑性樹脂のガラス転移温度をＴｇとしたとき、Ｔｇ−１０℃〜Ｔｇ＋２０℃とすることが好ましい。
【００２３】
エアーの風速は１〜３０ｍ／ｓの範囲で制御することが好ましく、風量不足による熱量不足や、風量過多によるシートのバタツキ防止のため、好ましくは１０〜２０ｍ／ｓとする。
【００２４】
上記で説明したエアーノズルは、その吹き出し口が、１方向または２方向のスリットノズルであることが好ましい。
【００２５】
また、シートの蛇行を防ぐため、縦延伸装置の出入口にＥＰＣ（エッジポジションコントローラー）を設置してもよく、出口にはフィルム幅の幅収縮を考慮しＣＰＣ（センターポジションコントローラー）を設置することも好ましい。
【００２６】
延伸倍率は要求されるフィルム特性・厚みによって適宜制御すればよく、例えば、厚みが８０μｍの熱可塑性樹脂シートを縦に１．４倍以上の延伸をすることで、延伸前に任意方向の厚みムラが２．０μｍ以下であった厚みムラを１．５μｍ以下とすることができる。
【００２７】
本発明においてフローティング式縦延伸装置により延伸される熱可塑性樹脂シートは、厚みが１０〜１２０μｍの範囲内であることが好ましい。シート厚みは、フィルム特性、ハンドリング性、目標最終厚みなどによって適宜調整されるべきものであるが、シート厚みが１０μｍ未満の場合には縦延伸した際に、破断が生じ易くなるなど歩留まりを悪化させることがあり、１２０μｍを超える場合には透明性が低下したり、部材としての厚みが大きくなり過ぎたりする。また、任意の方向における熱可塑性樹脂シートの厚みムラは２．５％以下、例えば８０μｍのシート厚みであれば２．０μｍ以下であることが望ましい。これは、厚みムラの形状・箇所によっては、縦延伸を行った際に厚みが薄い箇所が局所的に延伸されることで、シワが発生し易くなるためである。
【００２８】
なお、延伸を行う前に、シートエッジの両端部をトリミングしておくことが好ましい。シート両端部は厚みが厚く、そのまま延伸すると位相差が大きくなるからである。また、本発明は非晶性の熱可塑性樹脂に対し特に有効であるが、非晶性の熱可塑性樹脂は非常に脆いために、通常行われているレザー刃、回転刃、シェア刃などの刃物でトリミングを行うと、シートがカット中に割れ易く破断を引き起こしたり、微細なシートのバリが、縦延伸でシートの進行方向に張力がかかった際に、バリを起点に裂ける場合がある。このため、トリミングには、レーザー等による加熱・溶断方式を採用することが望ましい。但し、熱や溶融による端部の盛り上がりは３０％以内、望ましくは２０％以内となるように、レーザー出力を調整することが好ましい。
【００２９】
本発明のフローティング式縦延伸装置が好適に採用される製膜方式としては、コストや生産性の観点からも、溶融製膜法が好ましい。溶融製膜法は、用いるダイの形状によりストレートダイ法、クロスヘッドダイ法、フラットダイ法、特殊ダイ法に分類することができるが、本発明においては、フラットダイ法が好ましい。溶融押出装置等により溶融した樹脂はギヤポンプで計量された後にダイに連続的に送られる。ダイはその内部での溶融樹脂の滞留が少ない設計であればよく、フラットダイ法では、一般的に用いられるマニホールドダイ、コートハンガーダイ、フィッシュテールダイの何れのタイプでもよい。ダイからシート状に押し出された溶融樹脂をドラムなどの冷却媒体上で冷却固化し、フィルムを得ることができる。フラットダイ法による溶融製膜では、押出温度、引き取り時の引き取り速度およびダイのリップ間隙を調整することにより、所定のフィルム厚みを得ることができる。
【００３０】
本発明において適用可能な熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＰＴ）、ポリエチレン−ｐ−オキシベンゾエート、ポリ−１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリカーボネート、および共重合成分として、例えば、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリアルキレングリコールなどのジオール成分や、アジピン酸、セバチン酸、フタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸などのジカルボン酸成分などを共重合したポリエステルなどのポリエステル樹脂、その他、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂などがある。また、位相差や厚みムラの制御が厳密に要求される光学用途フィルムに対しては、特に、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリアクリル樹脂などの非晶性の樹脂が好ましく、さらに環状構造を持つ高分子樹脂、例えば、環状ノルボルネン樹脂やシクロペンタン構造を含む樹脂などが好適であり、いわゆるアクリル系樹脂に特に好適に用いられる。アクリル系樹脂としては、ポリメタクリル酸樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂やその他のポリメタクリル酸エステル樹脂およびそれらの派生物、また、グルタル酸無水物、グルタル酸イミド、マレイン酸無水物、ラクトン環、などの環状構造を有する共重合体などが挙げられる。
【００３１】
本発明により得られる熱可塑性樹脂フィルムを光学用途で用いるには、ヘイズが１．０％以下であることが好ましく、より好ましくは０．６％以下である。すなわちヘイズが１．０％を超えるフィルムであれば曇った印象を与え、見た目にも悪くまた光散乱による光り漏れが起こり液晶ディスプレイには用いられない、など光学的に価値が低いものとなる。
【００３２】
また、熱可塑性樹脂フィルムの光線透過率は９１％以上であることが好ましく、より好ましくは９３％以上である。すなわち、光線透過率が９１％未満であれば表示のための光を十分に通過させられず液晶ディスプレイには用いられない、など光学的に価値の低いものとなる。これら特性の実現のためにはフィルム中の微細異物などを可能な限り除去・低減することや、ダイからシート状に吐出されたフィルムの平滑性・平面性はもちろん、延伸によってフィルムに厚みムラが生じないようにすることが好ましい。
【００３３】
本発明の熱可塑性樹脂フィルムは使用の目的によって表面にコーティングによって帯電防止層や易接着層を設けたり、紫外線硬化樹脂からなるハードコート層、三角プリズム層、マイクロレンズアレイ等を設けたり、金属や酸化金属の蒸着層や、スパッタによる透明導電層を設けたり、接着層を介して他の光学等方性フィルムや偏光子、位相差フィルム等の光学機能フィルム、ガラス基板などと積層した形で用いることができる。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。各実施例の記述に先立ち、実施例で採用した各種物性の測定方法を記載する。
【００３５】
（１）シートまたはフィルムの厚みムラ
シートまたはフィルムを長手方向および幅方向についてそれぞれ５０ｍｍの幅で切り出し、アンリツ株式会社製「フィルムシネックス」にて測定圧０．１５ｇの荷重にて１．５ｍ／ｍｉｎの速度にて走行させながら厚みを連続的に測定し、長さ１ｍの範囲においてその厚みチャートから最大値と最小値の差として求めた。
【００３６】
（２）フィルムの光線透過率
ＪＩＳ−Ｋ７３６１−１（１９９７）に従い、測色色差計ＺＥ−２０００（日本電色工業製）を用いて測定した。
【００３７】
（３）フィルムのヘイズ
ＪＩＳ−Ｋ−６７１４（１９９５）に従い、ヘイズメーター（スガ試験機製）を用いて測定した。
【００３８】
（４）フィルムの面内の位相差および厚み方向の位相差
王子計測（株）社製の楕円偏光測定装置（ＫＯＢＲＡ−ＷＰＲ）と位相差測定装置ＫＯＢＲＡ−ＲＥ（ＫＯＢＲＡ−ＷＲ用ソフトウェア）Ｖｅｒ．１．２１を用いた。測定は、入射角依存性測定の単独Ｎ計算モードにて、低位相差測定法を用い、遅相軸を傾斜中心軸とし、入射角４０°（波長５９０ｎｍ）の条件にて行い、面内の位相差（Δｎｄ）および厚み方向位相差（Ｒｔｈ）を得た。なお、入射角０°の時の位相差であるＲ０値を面内の位相差（Δｎｄ）とした。また、測定はデシケーター中にて２４時間保管したサンプルにて行い、Ｎ＝５回の平均値を面内の位相差（Δｎｄ）および厚み方向位相差（Ｒｔｈ）とした。
【００３９】
（実施例１〜１１）
非晶性の熱可塑性樹脂としてポリアクリル樹脂を用いた。同樹脂のペレットを８０℃で８時間減圧乾燥後、ベント付一軸押出機を使用して２６０〜２７０℃で押出し、ギヤポンプにより吐出量を一定とした後、金属繊維焼結タイプの７μｍカットフィルターを用いて濾過し、幅１，７７０ｍｍのフラットダイ（設定温度２６０〜２７０℃）を介してシート状に吐出させた。熱可塑性樹脂シートはリップから鉛直方向に吐出しステンレス製冷却ロール（１１０℃）の接線方向に接触するように抱きつかせて冷却開始し、その後に引き続いて同径・同材質のロールにて搬送・冷却させた。これによりネッキングの影響で１，６８０ｍｍ幅の耳付き（エッジ付き）シートが形成され、その後、シート両端の耳部分のそれぞれ平均で１７５ｍｍづつをレーザーカット（ＣＯ２、波長１０．６μｍ、出力４．５Ｗ）で切断・除去して、厚みムラ２．０μｍ以下のシートを得た。これをさらに搬送しながら、図２に示す縦延伸装置で、加熱炉の出入口それぞれに配置されたロールの速度差を利用して縦延伸を行った。各種条件は表１に示した。得られたフィルムの各種特性を表２に示す。
【００４０】
（比較例１）
全てのエアーノズルの位置を従来型の交互位置とした他は図２で示した延伸装置と同様の装置を用い、他の条件等は実施例３と同様にして縦延伸した後、得られたフィルムの厚みムラ、光線透過率、ヘイズ、位相差をそれぞれ測定した。結果を表２に示す。
【００４１】
（比較例２〜１０）
各種条件を表１の通りとした他は比較例１と同様にして縦延伸した後、得られたフィルムの厚みムラ、光線透過率、ヘイズ、位相差をそれぞれ測定した。結果を表２に示す。
【００４２】
（実施例１２〜１３）
非晶性の熱可塑性樹脂としてポリカーボネートや環状ポリオレフィンのペレットを用いること以外は実施例３と同様にして延伸フィルムを得た。結果を表２に示す。
【００４３】
（比較例１１、１２）
全てのエアーノズルの位置を従来型の交互位置とした他は図２で示した延伸装置と同様の装置を用い、他の条件等については、それぞれ実施例１２、１３と同様にして延伸フィルムを得た。結果を表２に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】特許文献３に記載されたフィルム熱処理装置の概略横断面図である。
【図２】本発明の一実施態様に係るフローティング式縦延伸装置の概略横断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ フローティング式縦延伸装置
２ 延伸ロール
２’ 延伸ロール
３ ダンサーロール
３’ ダンサーロール
４ 駆動ロール
４’ 駆動ロール
５ 部屋（加熱炉内において仕切により仕切られた部屋）
６ 部屋（加熱炉内において仕切により仕切られた部屋）
７ 部屋（加熱炉内において仕切により仕切られた部屋）
８ 熱可塑性樹脂シート搬送経路
９ エアーノズル（交互位置）
１０ エアーノズル（対向位置）
１１ エアーノズル（交互位置）
１２ 加熱炉
１３ 仕切
１４ 仕切
２０ フローティング式縦延伸装置
２１ 加熱炉
２２ 加熱炉入口側ロール群
２３ 加熱炉出口側ロール群
２４ シート搬送経路
２５ エアーノズル
２６ エアーノズル
２７ エアーノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂シートを延伸するための一対の延伸ロールと、これら延伸ロール間に配置された加熱炉とを備えたフローティング式縦延伸装置であって、前記加熱炉は熱可塑性樹脂シートを加熱するための複数のエアーノズルを備えると共に、これらエアーノズルの少なくとも一部が対向するように配置されていることを特徴とするフローティング式縦延伸装置。
【請求項２】
加熱炉が複数の部屋に仕切られていると共に、最も高い温度のエアーを吹き出すエアーノズルを有する部屋において、エアーノズルの少なくとも一部が対向するように配置されている、請求項１に記載のフローティング式縦延伸装置。
【請求項３】
エアーノズルがスリットノズルであり、対向する一対のエアーノズル間の距離が１０〜１５０ｍｍである、請求項１または２に記載のフローティング式縦延伸装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のフローティング式縦延伸装置を用いて、平均厚みが１０〜１２０μｍである非晶性熱可塑性樹脂シートを一対の延伸ロール間で延伸する熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
【請求項１】
熱可塑性樹脂シートを延伸するための一対の延伸ロールと、これら延伸ロール間に配置された加熱炉とを備えたフローティング式縦延伸装置であって、前記加熱炉は熱可塑性樹脂シートを加熱するための複数のエアーノズルを備えると共に、これらエアーノズルの少なくとも一部が対向するように配置されていることを特徴とするフローティング式縦延伸装置。
【請求項２】
加熱炉が複数の部屋に仕切られていると共に、最も高い温度のエアーを吹き出すエアーノズルを有する部屋において、エアーノズルの少なくとも一部が対向するように配置されている、請求項１に記載のフローティング式縦延伸装置。
【請求項３】
エアーノズルがスリットノズルであり、対向する一対のエアーノズル間の距離が１０〜１５０ｍｍである、請求項１または２に記載のフローティング式縦延伸装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のフローティング式縦延伸装置を用いて、平均厚みが１０〜１２０μｍである非晶性熱可塑性樹脂シートを一対の延伸ロール間で延伸する熱可塑性樹脂フィルムの製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２２６８４７（Ｐ２００９−２２６８４７Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７７７０５（Ｐ２００８−７７７０５）
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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